El fiscal de Nova Orleans, Jim Garrison, va reobrir el cas de l'assassinat del president dels Estats Units John F. Kennedy i va presentar càrrecs contra algunes persones. Després d'entrevistar nombrosos testimonis de Dallas i persones relacionades amb els fets, va mantenir la tesi que el magnicidi va ser fruit d'una conspiració en què podrien haver intervingut l'FBI, la CIA i el mateix vicepresident Lindon B. Johnson.
Ethan Hunt és un superespia capaç de dur a terme la missió més perillosa amb la màxima eficàcia i elegància. Forma part d'un competent equip dirigit per l'agent Jim Phelps, que ha tornat a reunir als seus homes per participar en una dificilíssima missió: evitar la venda d'un disc robat que conté informació secreta de vital importància.
1991. El dia de la seva jubilació, el veterà agent de la CIA Nathan Muir rep la notícia que el seu deixeble, en Tom Bishop, àlies "Boy Scoutt", s’ha ficat en un bon embolic: acusat d’espionatge, es troba en una presó xinesa i serà executat en un termini de 24 hores. Tement que aquest incident pugui afectar un acord comercial entre els EUA i la Xina, la CIA decideix no intervenir-hi. Així doncs, per salvar en Bishop, en Muir no només haurà d’actuar al marge de l’agència, sinó que, a més a més, haurà de trobar la manera d'esquivar-la.
Després d'haver dut a terme diverses missions, l'agent especial Ethan Hunt s'ha retirat del servei actiu i s'ha promès amb la seva estimada Julia. Però, quan és segrestat un dels agents entrenats per ell, tornarà de nou a l'acció. També haurà d'enfrontar-se a Owen Davian, un individu sense escrúpols que trafica amb armes i amb informació.
Jerry Fletcher és un taxista de Nova York que s'imagina conspiracions recargolades que publica a Internet. Comença a enamorar-se obsessivament d'una dona que contempla des de lluny, sense arribar a donar-s'hi a conèixer. Es tracta d'una funcionària governamental i ell és un crític compulsiu d'aquest govern. Curiosament una de les seves teories conspiratives es converteix en realitat i ell en resulta la víctima. Aleshores necessitarà més que mai la dona de qui s'ha enamorat.
Mark Sheridan és un agent secret que, després d'haver causat dos morts mentre intentava trobar un infiltrat en la seva agència de seguretat, és arrestat. El traslladen en un avió junt amb d'altres presos, però l'aparell té un accident i ell aconsegueix escapar. El marshal Sam Gerard i el seu equip seran els encarregats de buscar-lo. Molt aviat, Gerard s'adonarà que Sheridan no és un simple delinqüent i que l'acusació dels dos assassinats amaga una trama d'intrigues i d'implicacions polítiques.
Un agent de la CIA, Bob Barnes, cau en desgràcia després d'una missió fallida al Líban. L'hereu d'un país del Golf Pèrsic talla la relació amb una empresa de gas d'Estats Units, Connex, per fer negocis amb la Xina. Connex acomiada un munt de treballadors i un d'ells, Wasim Khan, d'origen pakistanès, es fa membre d'un grup fonamentalista. El fiscal Bennett Holiday investigarà Connex quan es fusiona amb Killen, una petita petroliera. Per la seva banda, la CIA veu la necessitat d'intervenir en el país àrab per tal que la participació dels Estats Units en el negoci del gas es mantingui.
James (Colin Farrell), el més intel·ligent d'una promoció que està a punt d'ingressar a la CIA, considera la feina a l'Agència com una manera d'eludir la rutina diària. Abans de convertir-se en Oficial d'Operacions, haurà de superar un curs especial per adquirir els coneixements d'un veterà expert, però aprèn ràpidament els secrets i les regles del joc. El pitjor és que s'enamora de Layla, una de les seves companyes. Quan James comença a qüestionar-se el seu paper a l'Agència, el seu cap (Al Pacino) li encarrega una missió especial per desemmascarar un talp.
Biografia de James Wilson, entre 1930 i 1960. Graduat a la Universitat de Yale, va acabar sent un dels fundadors de la CIA. Se suposa que el personatge es basa en el llegendari i astut en cap d'intel·ligència James Jesús Angleton.
L'Ethan Hunt aquesta vegada, dirigeix el seu equip de l'FMI en una missió per a capturar un virus alemany mortal abans que els terroristes l'utilitzin. La seva missió es fa impossible ja que ell no és l'única persona que va al darrere d'aquest virus. Haurà de competir amb una panda de terroristes internacionals encapçalats per un malvat ex agent de l'FMI que ja ha aconseguit fer-se amb l'antídot del virus.
Ethan Renner és un perillós espia internacional que està decidit a renunciar a la seva arriscada vida per poder construir una relació més estreta amb la seva esposa i filla, de les que s'ha mantingut distanciat per impedir que correguessin perill. Però primer ha de completar una última missió, fins i tot si això significa enfrontar-se a dos dels reptes més difícils de tota la seva vida: donar caça al terrorista més despietat del món i cuidar de la seva filla adolescent per primera vegada en deu anys, mentre que la seva esposa està fora de la ciutat.
Cinc assassins preparats pel K.G.B. són enviats a Occident a fi d'eliminar cinc dissidents soviètics. Els americans coneixen la data, el 25 de desembre, però no saben on ni contra qui es durà a terme la missió. Un agent de la C.I.A. aconsegueix penetrar en els serveis de seguretat i descobreix la clau d'aquests successos i la forma mestra en què es realitzarien les execucions. El temps s'esgota i també la paciència dels dirigents del K.G.B.
El general Marenkov decideix passar a l'oest. Serà ajudat en aquesta temptativa per l'agent secret Wargrave. En vista de la importància de la seva funció a la Unió soviètica, els agents moscovites (entre els quals l'agent Bunin) faran de tot per eliminar-lo.